JP2004092446A - Fan motor and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファンモータ及び電子機器に属し、特にそのファンモータはノートパソコンのように薄型の電子機器の冷却用として好適に利用される。一方、このファンモータは、冷却を目的としないで単に雰囲気中の空気を送風する目的で用いることもできる。
【0002】
【従来の技術】
ノートパソコンのように薄型の電子機器においては、その機器内部を冷却するためのファンモータとして、その占有体積が小さくても効率よく送風することができる特性を有するものが要求される。例えば、図19に斜視図、図20に軸方向断面図として示すように、空気を軸方向(回転軸の長手方向を指す。以下同様。)に吸入して径方向(回転軸の径方向を指す。以下同様。)に送り出すように形成されたインペラ103と、インペラ103を囲むとともにインペラ103の上方及び/又は下方に吸気口104、径方向の少なくとも一方の側に排気口105が形成されたハウジング108を備えた薄型の遠心ファンモータ102が用いられることがある。この遠心ファンモータは、径方向に排気するため、冷却対象であるCPUなどの発熱源を同方向に並べて配置することができ、その存在自体が電子機器の厚さを増すことがないので、薄型の電子機器に好適に取り付けられる。
【0003】
そのファンモータにおけるインペラ103は、円筒状のボスから径方向に複数の羽根が延び、各羽根は回転軸線に対して平行か或いは幾分傾斜する面を有する。各羽根は、ハウジング108内の限られたスペースにおいて大きな送風量が得られるように、図20に示すように、各羽根の高さ方向幅はハウジング108内の高さ方向幅に近い寸法であって、その径方向幅はハウジング側面の近傍まで延びる位置関係となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
各羽根は、回転中の空気抵抗に関連して風量について考慮すると上記のような許容されるスペース内でできるだけ大きな形状とすることが好ましい。しかしながら、各羽根は、吸気口104から吸い込まれる空気を考慮すると、必ずしも図20に示すような羽根形状が好ましいとはいえない。即ち、吸気口104付近に各羽根の上端又は下端が接近していたり、或いは羽根の肉厚が大きいと、吸気口104から取り入れる空気の通路が狭くなり、風量を確保できなくなり、静圧も低下する。また、羽根とハウジングの吸気口付近の間隙が狭いと、吸い込まれた空気がその間隙に入り込んで渦流となる。そして、その渦流の発生により、ハウジング内部で圧損が生じて風量を低下させるばかりか、騒音も増すことがある。
【0005】
このように、図20に示すような従来のファンモータは、狭い空間に搭載できるように薄型化されると、風量、静圧及び騒音等の送風特性が低下し、より軸方向高さを小さくして薄型化することが困難であった。このため、従来のファンモータが搭載された電子機器をより薄型化しようとすると、そのファンモータの送風特性を犠牲にしたり、或いは電子機器の性能を犠牲にするといった制約をともなっていた。
【0006】
そこで、図20に示すようなファンモータにおいて、吸気口104から取り込まれる空気の通路を広くするために各羽根のボス付近(羽根の内径部分)の高さ方向幅を小さくし、吸気口104と各羽根との間のスペースを確保することで、より多くの空気を取り込めるようにしたインペラが種々提案されている(特開2002−21782、特開2001−99096、実用新案登録第3084210号、特開2000−341902、特開2001−140790、実用新案登録第3080194号、特開2002−64167等)。しかしながら、このようなインペラを有するファンモータであっても、一層の送風特性の向上を図ったり、或いはインペラがより狭い空間において使用される場合には、所定の送風特性が得られない問題があった。
それ故、この発明の課題は、薄型であっても高い送風特性を得ることができるファンモータ及びこれを備えた電子機器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明のファンモータは、
回転軸と、
回転軸に固定され一端面がほぼ閉塞した強磁性体からなる円筒、及びその円筒の他端にその周縁より径方向に張り出した鍔を有するボスと、
前記円筒と嵌合し鍔の一つの主面と当接するリング、及びそのリングにおける前記円筒から離れた位置より所定の出口角をなして径方向外方に延びる複数の羽根を有するインペラと、
前記円筒の内周面に固定された駆動用マグネットと、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、
その軸受手段の径方向外方に前記駆動用マグネットと対向するように固定されたステータと
を備えることを特徴とする。
なお、ここでの出口角とは、羽根が延びる方向と、回転軸線を中心として羽根の外端を通る円とその羽根の延びる方向との交点における接線と、がなす角のうち、回転方向の後側に形成される角をいう。
【0008】
この発明のファンモータは、回転軸、ボス、インペラ及び駆動用マグネットを有する回転部材に対して、軸受手段及びステータを有する静止部材を備える。インペラはボスとは別体で、ボスが強磁性体からなる円筒を必須とするのに対して、インペラは樹脂であっても良いし、金属であってもよい。ボスの円筒部分を強磁性体からなるものとし、その内周面に駆動用マグネットが固定されることことにより、駆動用マグネットの磁路がボスに形成される。即ち、ボスが磁路形成のためのヨークを兼ねるので、磁路形成のための専用の部材が不要である。また、インペラをボスと別体にすることで、インペラは例えばボスに使用される材質及び形状に依存することなく、高風量確保のために樹脂で複雑形状に成形したり、あるいはアルミニウム等の加工しやすく放熱性に優れた金属を選択したりすることができる。
【0009】
そして、羽根がボスの円筒から離れた位置より径方向外方に延びるように設けられているので、ボス付近に軸方向に取り込まれる空気の通路が確保される。この場合、鍔とリングとが径方向に平行な面同士で合わせられることにより、軸方向の相対移動を互いに静止し合っているので、ボスとインペラが別体であるにもかかわらず、上記通路の径方向寸法が十分に確保される。その結果、羽根の上端又は下端がハウジングの吸気口付近に接近していても渦流の発生が抑制され、もって風量の増大と共に低騒音化を図ることができる。また、インペラの内径側をリングにして羽根間をつなげることにより、リングの軸方向寸法が薄肉であっても回転方向及び径方向の剛性が確保される。尚、鍔とリングとの位置関係は鍔が下でリングが上でもよいし、その逆でもよい。
【0010】
この発明のファンモータにおいて、前記リングの内周面、又は前記円筒における鍔に近い外周面に周方向に間欠的に突起が設けられ、前記円筒とリングとの嵌合がその突起を介してなされる圧入であると好ましい。圧入によってインペラとボスが固定されるので組立作業性に優れるし、突起間にも空隙が形成されるので取り込む空気量を多くすることができるからである。また、インペラが樹脂成形されている場合は、その成形歪みをその空隙にて吸収し、インペラの生産性を増すことができる。
【0011】
上記の突起に代わって、この発明のファンモータは前記鍔に周方向に間欠的に貫通孔が形成され、前記リングにその貫通孔に対応するように突起が形成され、その突起が貫通孔に圧入され又は溶着されている構成を有していても好ましい。これによりリングと円筒との間の空隙を一層大きくすることができるからである。
前記リングは、内周に交差する二つの環状面を有し、第一の環状面が鍔の前記一つの主面と当接し、第二の環状面が鍔の外周面と当接するような形状とすることもできる。このようにリングと鍔との当接面を交差する2面とすることで、ボスとインペラの結合が確実になる。また、インペラの剛性が一層向上する。
前記羽根は、軸方向に取り込んだ空気を径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がっている形状にすると好ましい。これにより、ボス付近で軸方向に取り込まれる空気量と径方向に送り出す空気量をともに多くし、風量を増すことができるからである。
【0012】
更に、この発明のファンモータは、好ましくは前記インペラを囲み、軸方向一方または両方に空気を取り込む吸気口と、径方向の少なくとも一方に空気を吐き出す排気口を有するハウジングを備える。
このハウジングは、このファンモータが搭載される電子機器を構成する回路基板、外装ケース及びその他機器を構成する基板の一部を利用して取り付けても良い。
【0013】
前記ハウジングの少なくとも一部は、金属材からなるものとすることができる。例えばハウジングが単一の部材からなる場合は、それを金属材とし、二つ以上の部材からなる場合は、少なくともその一つを金属材とする。金属材からなるハウジング部分は、熱伝導性が良好な材料であって、しかもフィンを有するものとするとよい。熱伝導性が良好な金属材とは、例えばアルミニウム、マグネシウムである。
このように金属材料からなるハウジングを備えたファンモータは、金属材の剛性の高さに起因して薄型化に適する。しかも放熱性に優れるためファンモータの冷却特性向上に寄与する。
【0014】
この発明のファンモータと関連する電子機器は、上記のいずれかに記載のファンモータと、そのファンモータによって冷却される電子部品とを備えることを特徴とする。
この電子機器とは、例えば、ノートパソコン、携帯情報端末等をあげることができる。そのような電子機器には、CPU(Central Processing Unit)等の高度集積回路が形成された小型半導体電子部品を備え、この電子部品が過度に発熱するため主な冷却対象となる。従って、このような電子部品は、電子機器内でファンモータのハウジング排気口の延長線上に取り付けられるとよいし、ハウジングの少なくとも一部が金属材からなる場合、その金属材からなる部分の外面に電子部品が接触するように固定されてもよい。また、ファンモータのハウジングとして、電子機器を構成する回路基板や外装ケースの一部が兼ねるようにしてもよい。
何れもファンモータが薄型で狭い空間に設置されても良好な送風特性を得ることができるため、このファンモータを搭載することで、ファンモータ及び電子機器の外形を拡大させることなく所望の冷却を行うことができる。つまり、この電子機器は、薄型でありながら高性能なものとなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態をいくつか例示するが、この発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
−第1実施形態−
この発明の第1の実施形態を図面とともに説明する。図1(a)は、第1実施形態のファンモータ付近を示す軸方向断面図、図1(b)は同じく分解斜視図である。図2は、そのファンモータのうちボスとインペラの結合体を示す斜視図、図3はその分解斜視図である。図4はその結合体の平面図、図5は同じく底面図である。図6はボスを示す側面図である。
ファンモータ2は、主として、ボス3、回転軸4、インペラ5及び駆動用マグネット6を有する回転部材に対して、軸受手段41、ステータ7、ハウジング8支持部材9及びモータ用回路基板10を有する静止部材を備えている。
【0016】
ボス3は、磁性を示す金属である鉄からなり、図6に示すように上端面が円盤状部にて閉塞した円筒31と、その円筒31の下端にその周縁より径方向に均等に張り出した鍔32とを一体的に備え、プレス成形により形成されている。円筒31の円盤状部の中心には貫通孔3aが形成され、その貫通孔3aに回転軸4の上端が嵌合することにより、ボス3と回転軸4が固定されている。円筒31の内周面には、円筒状の駆動用マグネット6が嵌合固定されている。円筒31の内周面と上記円盤状部との稜線付近は内側に直角に周方向に一様に窪んでおり、その窪みによって形成される段部3bが駆動用マグネット6の軸方向の位置決めを容易にしている。回転軸4は、軸受手段41を介して静止部材に回転可能に保持されている。なお、ボス3は直接、回転軸4に固定されているが、回転軸4に金属製ブッシュを介在させて貫通孔3aに嵌合させて固定してもよく、このような場合の金属ブッシュは回転軸4の一部とみなすことができる。
【0017】
インペラ5は、樹脂からなり、空気を軸方向に取り込んで径方向に吐き出す形状となっており、円筒31を嵌合する薄肉のリング51と、そのリング51における径方向のほぼ中間位置より約60度の出口角をなして径方向外方に延びる複数(図示の例では13)枚の羽根52とを一体的に備える。各羽根52はリング51に対して直角に立てられていて、径方向外方に向かうにつれて軸方向寸法が大きくなるように成形されている。詳しくは、羽根52の上端縁は、リング51上を起点として水平に延び、羽根52の外径と内径とのほぼ中間地点で上昇し、ボス3の円盤状部とほぼ同じ高さに達したところ(後述の吸気口8aの内径付近)から再び先端に至るまで水平に延びる。下端縁は、先ず緩やかに下降し、上端縁の上昇起点より手前で水平に延びて先端に至っている。つまり、各羽根52は、径方向外方が内方よりも軸方向に拡がっており、そのため各羽根52aの径方向内方には空隙S1が形成される。
【0018】
インペラ5は、このように複雑形状をなすが、樹脂からなるので射出成形法により容易に成形されうる。円筒31をリング51に嵌合する方法としては、(1)リング51の内径より僅かに大きい外径を有する円筒31を圧入する、(2)円筒31をリング51に冷やし嵌めした後に常温に戻して締まり嵌合する、等が挙げられる。通常は組立作業性の観点から前者の圧入が採用される。いずれの場合も鍔32の上面と対向するリング51の下面とが当接することにより、ボス3とインペラ5との軸方向の位置決めがなされる。ボス3とインペラ5が一体化されると、円筒31の外周面と羽根52の内端との間に空隙S2が形成される。
【0019】
ハウジング8は、詳細は後述するが、図1に示すように上板81、下板82及び側壁83からなり、上板81と下板82のそれぞれには吸気口8a、8cを有し、側壁83には排気口8bを有し、内部に上記回転部材及び静止部材を収納する空間を有する。下板82には、円筒状の支持部材9が一体的に形成されている(以下、支持部9という)。支持部9の内部には、軸受手段41が保持されている。軸受手段41は、回転軸4の径方向荷重を保持する、円筒状の含油多孔質体からなる滑り軸受と、回転軸の軸方向荷重を保持する、平板状の硬質性樹脂からなる摺動板とからなる。支持部9の底面には、その摺動板が収容され内周面にその滑り軸受が嵌合され、滑り軸受の上端面と支持部9の開口端部に当接するリング42が固定され、このようにして支持部9に軸受手段41が固定されている。
【0020】
また、支持部9の外周面には、ステータ7が固定され、さらにステータ7の下方には、モータ用回路基板10が固定されている。ステータ7に巻設されているコイルは、このモータ回路基板10に接続され、この回路基板10のリード72がハウジング8の裏面を通ってモータ外部へ引き出されている。ステータ7の外周面は、駆動用マグネット6の内周面に所定の間隔をあけてそれぞれの磁気的中心が幾分軸方向にずれて径方向に対向している。ステータ7と駆動用マグネット6との間には軸方向の磁気吸引力が常時作用して回転部材が静止部材から外れないようになっている。
【0021】
ハウジング8は、図1に示すように、上板81及び下板82とも金属材からなり、アルミニウムが使用されている。下板82は平面視がU字状で上板81も、それとほぼ同形で平行に位置し、下板82はそれと直交する側壁83を一体的に有する。側壁83の外面は、下板82の縁のU字状に沿った曲面からなり、側壁83の内面も同様にU字状に沿った曲面を有するが、側壁83の一部は肉厚に形成されている。この肉厚部には雌ねじ孔が形成され、上板81を通された雄ねじ84がその雌ねじ孔に嵌合することにより、上板81と下板82とが所定の間隔で対向するように互いに固定されている。上板81及び下板82の直線縁、及び側壁83の端部にて規定される方形の開口が排気口8bとなり、上記回転部材及び静止部材は、上板81、下板82及び側壁83で囲まれる空間内に収納されている。
【0022】
また、図1に示すように、上板81の吸気口8aは、ボス3の上方を含み、内径が羽根52の径方向のほぼ中間値に対応する円形をなす。さらに、下板82の吸気口8cは、同一円周上における周方向等間隔に配列した3つの円弧状の開口からなり、上板81の吸気口8aとほぼ同心位置であって、各開口の内径がボス3の円筒の外径にほぼ等しく、外径は羽根52の方向のほほ中間値に対応する。下板82において隣接する吸気口8cの間の部分には、上記の支持部9を下板82に保持するために残されている。なお、材料は、アルミニウム以外のものとして、鉄やマグネシウム等でもよい。
【0023】
上記ファンモータ2は、リード72を通じてステータ7が給電され、ステータ7の周囲に磁界が形成され、それと駆動用マグネット6との磁気作用によってインペラ3が矢印Rの方向に回転する。回転に伴ってファンモータ2外部の軸方向周辺の空気が吸気口8a、8cから軸方向に吸入されて羽根52に当たり、遠心力を付与されて径方向外方から側壁83の内周面にそって回転方向に流れ排気口8bから排出される。
【0024】
以上の構成を備えることから、このファンモータ2は、次の効果を生じる。
(1)ボス3の円筒31と嵌合するリング51は薄肉であって、羽根52は円筒31から離れた位置から延びているので、円筒31と羽根52との間に空隙S2が形成される。従って、この空隙S2が各羽根52の空隙S1と共に軸方向に取り込まれる空気の通路となり、羽根52の上方および下方にハウジング8が接近していても十分に空気が吸気される。つまり、ファンモータ2が薄型に設計され軸方向のスペースが少ない場合や吸気口8a、8cの外部に空気の流通を阻害する障害物がある場合でも十分に空気を吸気することができる。また、羽根52の空隙S1を形成する上端縁の傾斜部分によって、吸気口8aから取り込まれた空気が軸方向から径方向に円滑に案内される(円滑に案内されるとは、乱流が少ないことから風損が少ないことと騒音が小さいということ)。そして、この傾斜を設けた羽根形状は、空気抵抗を受ける領域(羽根)と空隙S1の領域とをバランスよく確保する上で有利である。尚、リング51は薄肉であっても鍔32と当接しているので、リング51と鍔32とが協力し合って強固に固定され回転時の機械的耐性が得られる。
【0025】
(2)ボス3は、強磁性体であって円筒31の内周面に駆動用マグネット6が固定されているため、駆動用マグネット6の磁路が円筒31に形成され、公知の構成にあるヨークが専用部材として不要である。
特に、円筒31がヨークを兼ねていることから、これらが別体である構成に比べて単に部品点数が少なく済むだけでなく、この領域の半径方向のスペースを大きく確保することができる。例えば、ステータ7と駆動用マグネット6とを一定にしてヨークの有無を比較すると、本例では円筒31の外径を小さくでき、空隙をより大きくすることができる(ヨークを設けると、その肉厚分だけ空隙が小さくなる)。或いは、円筒31の外径を一定にしてヨーク部材の有無を比較すると、本例のようなステータ7と駆動用マグネット6の外径に対して、ヨークを設ける場合はその肉厚だけステータ7と駆動用マグネット6の外径を小さくすることとなり、それだけ磁気特性が犠牲になる。つまり、ヨークがあるとそれら以外にも設計上の制約を伴うこととなり、本例のようにヨークを不要にすることによる効果は顕著である。
【0026】
(3)ボス3は、金属材からなり、しかも回転軸4に直接固定されているため、軸受手段41と回転軸4の接触により発生する摩擦熱が回転軸4を通じてボス3全域に放熱され、軸受手段41の温度が上昇しにくい。これにより、軸受手段41の寿命が延びこのファンモータ2は、長期にわたる使用が可能となる。
(4)ハウジング8は、アルミニウムが使用されているため材料の強度が大きく各部の肉厚を小さくしても十分に剛性を確保することができ、軸方向高さの小さい薄型に好適となる。
従って、本実施形態のファンモータ2は、薄型で狭い空間に配置されても良好な送風特性を有する。
【0027】
−第2実施形態−
この発明の第2の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、ボスとインペラの結合構造が異なる以外は基本的に第1実施形態と同形同質であることから、ボス及びインペラの結合体についてのみ以下に詳述する。図7は第2実施形態のファンモータに係るボス及びインペラの結合体を示す軸方向断面図、図8はそのインペラを示す斜視図、図9は同インペラを示す平面図である。尚、煩雑を避けるために第1実施形態と対応する要素については同じ符号を用いて図示する。
【0028】
この実施形態ではリング51の内径が第1実施形態におけるそれよりも大きく、そしてリング51の内周に周方向に間欠的に突起53、53・・・53が形成されている。図示の例では突起53の数は羽根52と同じであり、しかも突起53は羽根52の付け根に接近して形成されている。各突起53の先端が通る円の内径は円筒31の外径より僅かに短い。従って、円筒31がリング51に圧入されるときに、突起53が弾性変形してその圧入を容易にする。また、隣り合う突起53間の空隙S3は、各羽根52の空隙S1及び円筒31と羽根52との間の空隙S2に加えて、軸方向に取り込む空気量を一層多くするうえ、樹脂からなるインペラ5の成形歪みを吸収してインペラの生産性を上げる。
【0029】
−第3実施形態−
第3実施形態も第2実施形態と同じくリング51の内径が第1実施形態におけるそれよりも大きいが、第2実施形態と異なりリング51の内周面は平滑である。代わって図10に軸方向断面図として示すように、リング51の内周面と対向する円筒31の外周に周方向に間欠的に突起54、54・・・54が形成されている。従って、隣り合う突起54間の空隙により、第2実施形態と同様に圧入作業が容易であり、取り込む空気量も多く、且つインペラの耐久性も高い。
【0030】
−第4実施形態−
図11に第4実施形態のファンモータに係るボス及びインペラの結合体を軸方向断面図で示す。本実施形態では鍔32に周方向に間欠的に貫通孔33、33・・・33が設けられ、リング51の下面に貫通孔33、33・・・33と対応するように突起55、55・・・55が形成されている。そして、円筒31の外径とリング51の内径とは第1実施形態と異なり緩み嵌合するように設計されていて、突起55を各々貫通孔33に嵌合した後、突起55を加熱して貫通孔33に溶着することにより、ボス3とインペラ5とが結合されている。この構成によってもリング51が薄肉であって円筒31と羽根52の間に空隙S2があるので、取り込む空気量が多く、高風量が確保される。なお、円筒31とリング51とは締まり嵌合としてもよいし、或いは遊嵌させて空隙を形成するようにしてもよい。
【0031】
−第5実施形態−
これは第4実施形態の突起55を変形した例である。本実施形態では第4実施形態の突起55と同じく貫通孔33、33・・・33と対応する突起56、56・・・56が形成されている。但し、突起56は、図12に軸方向断面図として示すように、鍔32の肉厚を超える位置で径方向に突出した爪56aが形成され、続いて先端に向かって細くなっている。そして、爪56aの位置よりややリング51に近い位置から軸方向の溝56bによって二本に縦割りされている。溝56bは先端に向かうほど拡がっている。
【0032】
従って、突起56が貫通孔33に嵌合する際は、溝56bがすぼめられて外径が縮小する方向に弾性変形し、爪56aが貫通孔33を通り過ぎると同時に復元力にて元の外径に拡がり、それによって爪56aが鍔32の下面に引っ掛かる。このボス3とインペラ5との結合構造によれば、第4実施形態と同じく高風量が確保される。また、第4実施形態の溶着工程が不要となるため、生産性が上がる。なお、突起56と貫通孔33の形状は、突起56が弾性変形することで固定するものであれば、この形状に限定されるものではない。
【0033】
−第6実施形態−
以上の実施形態では鍔32とリング51との当接面は、鍔32側では上面、リング51側では下面の各一面であった。本実施形態では図13に軸方向断面図として示すように、前記リング51の下面に外縁に沿って環状の壁51aを設け、その壁51aの内周面が鍔32の外周面と当接するようにした。このようにリング51が、下面(第一の環状面)及び壁51aの内周面(第二の環状面)という、交差する二つの環状面を有し、鍔32との当接面を交差する2面とすることで、ボス3とインペラ5の結合が確実になる。また、インペラ5としても、各羽根52とリング51との剛性も上がる。なお、この実施形態のリング51に上記した各実施形態のそれを組み合わせてもよい。
【0034】
−第7実施形態−
以上の実施形態ではいずれも羽根52がリング51と直交するように形成されていたが、本実施形態では図14に要部斜視図として示すように、羽根52が交差するリブ52a及びひれ52bからなる。リブ52aは、リング51と平行であって、リング51における径方向中間位置を起点として所定の出口角をなして外方に延びている。ひれ52bは、円筒31の外周面から離れた位置、通常は図1における吸気口8aの外周縁に対応する位置からリブ52aの先端位置までのリブ52aの側端に沿ってリブ52aに対して直角に上方に立ち上がっている。つまり、リブ52aとひれ52bとは、半径方向側面視がL字形状をなす。ひれ52bの高さは円筒31の高さより幾分小さい。さらに、ひれ52bは、リブ52aにおける回転方向(矢印R)の後側に形成されている。このインペラ5も空気を軸方向に取り込み径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がる形状である。
【0035】
この構成によれば、羽根52のひれ52bが円筒31から離れた位置から延びているので、円筒31の周囲の空隙量を一層大きく確保することができる。
なお、このインペラ5は、回転するとリブ52a及びひれ52bともに回転方向に対して空気抵抗を受けるが、リブ52aの主面は回転方向に平行に形成されその抵抗を受けるのはリブ52aの側面であり、この側面の面積はひれ52bの面積に比べて十分に小さく、気流を発生させるのに寄与するのはひれ52bである。
【0036】
−第8実施形態−
これは第7実施形態の羽根52を変形した例である。本実施形態では図15に要部斜視図として示すように羽根52が起点ではリング51と平行になり、先端では直交するように、リング51から径方向に離れた位置で捻れている。このインペラ5も空気を軸方向に取り込み径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がる形状である。この構成によれば、円筒31からリング51の立ち上がり位置までの間隔が広くなり、円筒31の周囲の空隙量を一層大きく確保することができる。
【0037】
−第9実施形態−
以上の実施形態ではいずれも鍔32の上面とリング51の下面とが当接することにより、ボス3とインペラ5の軸方向の位置決めがなされていた。本実施形態は図16にボスとインペラの結合体を軸方向断面図で示すように、鍔32の下面とリング51の上面とが当接する例である。
このようにリング51が鍔32の下に配置されることに伴って、羽根52の形状も第1実施形態と異なっている。即ち、羽根52は再び第1実施形態におけるようにリング51と直交するように形成されている点では共通するが、その上端縁はリング51との付け根から緩勾配をもって上昇し、途中急勾配に変わった後、水平となる。また下端縁はその付け根では水平に延び、付け根から離れると緩勾配をもって上昇し、上端縁が急勾配に変わるよりも手前で水平となっている。そして、各羽根52はリング51より上側に鍔32の外周と当接する側端縁を有し、鍔32がこの側端縁に圧入されることにより、ボス3とインペラ5とが結合されている。
この構成によれば、第1実施形態乃至第8実施形態に比べてリング51の分だけ円筒31周囲の空隙S1,S2を広くとることができるし、リング51が少々厚肉であってもリング51によって円筒31周囲の空間容積が狭められることがないから、リング51の剛性を高めることもできる。
【0038】
−第10実施形態−
この発明の第10の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、ファンモータを備えた電子機器である。この電子機器とは、例えばノートパソコンや携帯情報端末である。その電子機器を図17に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図17に示す電子機器1は、外装ケースのカバー61と底板62との間に、CPUやメモリー等の電子部品が実装された回路基板63が両板に平行に設置されている。そして第1実施形態と同様のファンモータ2が回路基板63と底板62とで挟まれる空間に設置されている。そのファンモータ2は、第1実施形態の上板81の代わりにその回路基板63を下板82と組み合わせている。このとき、回路基板63におけるファンモータ2の上方部分には、上板81と同様の吸気口64が形成されている。回路基板63の冷却対象である電子部品または電子部品に当接するヒートシンク(図示省略)は、その下面に設けられていてファンモータ2の排気口8bの延長線上に位置している。
【0039】
そのファンモータ2は、薄型で狭い空間に配置されても高い送風特性が得られるため、この電子機器1は、狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型でありながら高性能とすることができる。特に、回路基板63がファンモータ2のハウジングの一部を兼ねる構成とすると、ファンモータをノートパソコンのような狭い空間に搭載する場合に、電子機器の軸方向の所定高さに対してファンモータ或いは電子機器の軸方向高さを犠牲にすることなく搭載することができる。なお、第10実施形態は、第1実施形態のファンモータを備えているが、第2〜9実施形態のファンモータを適用することもできる。
【0040】
−第11実施形態−
この発明の第11の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、第9実施形態とファンモータの設置構造が異なる以外は基本的に同形同質である。よって、そのファンモータの設置構造についてのみ以下に図18に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図18に示す電子機器11は、第10実施形態と同様に第1実施形態のファンモータ2が回路基板63と外装ケースの底板62とで挟まれる空間に設置されているが、支持部6を有する下板82が回路基板63側に固定されている。即ち、回路基板63には、下板82の吸気口8cと同じ外径の円形の開口が形成されており、この開口と吸気口8cとが同心となるように下板82が取り付けられている。この回路基板63の開口に対向する底板62には、その吸気口8cと同心に円弧状の開口が複数形成され、下板82は底板62に対しても固定され、この開口が外装ケースの内外に空気が流通する吸気口8dとして作用する。また、底板62の吸気口8d付近は、当該電子機器をテーブルなどの載置面Tに載置したときにその吸気口8dが塞がって吸気作用を阻害しないように、載置面Tから遠ざかるように窪んでいる(符号D)。
【0041】
本実施形態の電子機器でも、第10実施形態と同様に狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型でありながら高性能とすることができ、特に、底板62がファンモータ2のハウジングの一部を兼ねる構成とすると、ファンモータをノートパソコンのような狭い空間に搭載する場合に、電子機器の軸方向の所定高さに対してファンモータ或いは電子機器の軸方向高さを犠牲にすることなく搭載することができる。
なお、本実施形態ではファンモータを底板62に取り付けているが、カバー61に取り付けても良い。また、第11実施形態は、第1実施形態のファンモータを備えているが、第2〜9実施形態のファンモータを適用することもできる。
【0042】
−その他の変形例について−
上記した各実施形態の構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下に例示するような種々の変更が可能である。
上記インペラ5は、樹脂にて射出成形法によるものを示したが、板金をプレス成形する等した金属からなるものであってもよい。また上記インペラ5の羽根52の出口角αは、60度となっているが、これよりも小さくてもよいし或いはこれよりも大きくてもよい。
上記羽根52は、径方向に直線的に延びているが曲線的に延びる形状であってもよいし、その上端縁及び下端縁の細部の形状は、例えば、傾斜部分の角度の変更や曲線的な形状の変更は可能である。
【0043】
第1乃至第6実施形態及び第9実施形態における羽根52、並びに第7実施形態におけるひれ52bは、リング51に対して垂直に設けられている(軸方向に平行である)が、回転方向に空気抵抗を受けることができれば、必ずしも垂直である必要はなく種々の特性や寸法を考慮して傾かせてもよい。
また、上記した各実施形態のインペラ5は、空気を軸方向に取り込んで径方向に吐き出す形状となったものを示したが、これ以外の方向に流す形状のものであってもよい。
上記駆動用マグネットとステータとは、径方向に対向しているが、軸方向に対向する構成であってもよい。
上記ファンモータの軸受手段は、転がり軸受や動圧流体軸受等を適用してもい。
上記ファンモータは、吸気口が軸方向両側に設けられた構成であるが、一方が閉塞されて片側のみに吸気口を有する構成としてもよい。
上記ファンモータは、冷却用として説明したが、これ以外に狭い空間の雰囲気中の流体を送風する目的で用いる場合にも好適である。
【0044】
【発明の効果】
以上の通り、この発明のファンモータは、薄型でも、良好な送風特性を得ることができる。
また、この発明の電子機器は、狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型で高性能なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は第1実施形態のファンモータ付近を示す軸方向断面図、(b)は同じく分解斜視図である。
【図2】そのファンモータのうちボスとインペラの結合体を示す斜視図である。
【図3】その結合体の分解斜視図である。
【図4】その結合体の平面図である。
【図5】同じく底面図である。
【図6】第1実施形態に係るファンモータのボスを示す側面図である。
【図7】第2実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図8】第2実施形態に係るファンモータのインペラを示す斜視図である。
【図9】そのインペラの平面図である。
【図10】第3実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図11】第4実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図12】(a)は第5実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図、(b)はそのA部拡大図である。
【図13】第6実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図14】第7実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体の要部を示す斜視図である。
【図15】第8実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体の要部を示す斜視図である。
【図16】第9実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図17】第10実施形態の電子機器を示す主要部断面図である。
【図18】第11実施形態の電子機器を示す主要部断面図である。
【図19】従来のファンモータを示す斜視図である。
【図20】上記従来のファンモータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
1,11 電子機器
45 ファンモータ
46 ボス
31 円筒
32 鍔
47 回転軸
41 軸受け手段
5 インペラ
51 リング
52 羽根
6 駆動用マグネット
7 ステータ
8 ハウジング
9 支持部材
10 回路基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to a fan motor and an electronic device. In particular, the fan motor is suitably used for cooling a thin electronic device such as a notebook computer. On the other hand, this fan motor can be used merely for blowing air in the atmosphere without cooling.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a thin electronic device such as a notebook personal computer, a fan motor for cooling the inside of the device is required to have a characteristic capable of efficiently blowing air even if the occupied volume is small. For example, as shown in a perspective view in FIG. 19 and an axial cross-sectional view in FIG. 20, air is sucked in the axial direction (refers to the longitudinal direction of the rotating shaft; the same applies hereinafter), and the air is sucked in the radial direction (the radial The same applies to the following.) An impeller 103 formed so as to be sent out, an
[0003]
The impeller 103 of the fan motor has a plurality of blades extending radially from a cylindrical boss, and each blade has a surface that is parallel or slightly inclined with respect to the rotation axis. As shown in FIG. 20, the width of each blade in the height direction is close to the width in the height of the housing 108 so that a large amount of air can be blown in a limited space in the housing 108. Thus, the radial width has a positional relationship extending to the vicinity of the side surface of the housing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
It is preferable that each blade has a shape as large as possible within the allowable space as described above in consideration of the air volume in relation to the air resistance during rotation. However, considering the air sucked from the
[0005]
As described above, when the conventional fan motor as shown in FIG. 20 is thinned so that it can be mounted in a narrow space, the blowing characteristics such as air volume, static pressure and noise are reduced, and the axial height is reduced. It was difficult to reduce the thickness. For this reason, in order to further reduce the thickness of an electronic device on which a conventional fan motor is mounted, there is a restriction that the air blowing characteristics of the fan motor are sacrificed or the performance of the electronic device is sacrificed.
[0006]
Therefore, in a fan motor as shown in FIG. 20, the height direction width near the boss of each blade (inner diameter portion of the blade) is reduced in order to widen the passage of the air taken in from the
Therefore, an object of the present invention is to provide a fan motor capable of obtaining high air-blowing characteristics even if it is thin, and an electronic device provided with the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problem, the fan motor of the present invention
A rotation axis,
A cylinder made of a ferromagnetic material fixed to the rotating shaft and having one end face substantially closed, and a boss having a flange protruding radially from the peripheral edge at the other end of the cylinder,
A ring fitted with the cylinder and abutting against one main surface of the flange, and an impeller having a plurality of blades extending radially outward at a predetermined exit angle from a position of the ring away from the cylinder,
A driving magnet fixed to the inner peripheral surface of the cylinder,
Bearing means for rotatably holding the rotating shaft,
A stator fixed radially outward of the bearing means so as to face the driving magnet;
It is characterized by having.
The exit angle here is defined as the angle between the direction in which the blade extends and the tangent at the intersection of the circle passing through the outer end of the blade around the rotation axis and the direction in which the blade extends. The corner formed on the rear side.
[0008]
A fan motor according to the present invention includes a stationary member having bearing means and a stator with respect to a rotating member having a rotating shaft, a boss, an impeller, and a driving magnet. The impeller is separate from the boss, and the boss essentially requires a cylinder made of a ferromagnetic material. On the other hand, the impeller may be made of resin or metal. The cylindrical portion of the boss is made of a ferromagnetic material, and the drive magnet is fixed to the inner peripheral surface of the boss, so that the magnetic path of the drive magnet is formed in the boss. That is, since the boss also serves as a yoke for forming a magnetic path, a dedicated member for forming a magnetic path is not required. In addition, by making the impeller separate from the boss, the impeller can be formed into a complex shape with resin or processed with aluminum or the like to secure a high air flow, without depending on the material and shape used for the boss, for example. It is possible to select a metal which is easy to heat and has excellent heat dissipation.
[0009]
Since the blades are provided so as to extend radially outward from a position away from the cylinder of the boss, a passage for air taken in in the axial direction near the boss is secured. In this case, the flange and the ring are aligned with each other in a plane parallel to the radial direction, so that the relative movement in the axial direction is stationary with respect to each other. Is sufficiently secured in the radial direction. As a result, even if the upper end or the lower end of the blade approaches the vicinity of the intake port of the housing, the generation of the vortex is suppressed, so that the air volume can be increased and the noise can be reduced. Further, by connecting the blades with the inner diameter side of the impeller as a ring, rigidity in the rotation direction and the radial direction is ensured even if the axial dimension of the ring is thin. Note that the positional relationship between the collar and the ring may be such that the collar is lower and the ring is upper, or vice versa.
[0010]
In the fan motor of the present invention, projections are provided intermittently in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the ring or on the outer peripheral surface of the cylinder close to the flange, and the cylinder and the ring are fitted through the projections. Press-fitting is preferable. This is because the impeller and the boss are fixed by the press-fitting, so that the assembling workability is excellent, and since a gap is formed between the projections, the amount of air taken in can be increased. Further, when the impeller is formed of resin, the molding distortion can be absorbed by the gap, and the productivity of the impeller can be increased.
[0011]
Instead of the above-mentioned projections, in the fan motor of the present invention, a through hole is intermittently formed in the flange in the circumferential direction, a projection is formed in the ring corresponding to the through hole, and the projection is formed in the through hole. It is also preferable to have a press-fitted or welded configuration. This is because the gap between the ring and the cylinder can be further increased.
The ring has two annular surfaces intersecting the inner periphery, a shape in which a first annular surface contacts the one main surface of the flange, and a second annular surface contacts the outer peripheral surface of the flange. It can also be. By making the contact surface between the ring and the flange two crossing surfaces in this way, the connection between the boss and the impeller is ensured. Further, the rigidity of the impeller is further improved.
The blades preferably have a shape that radially discharges air taken in in the axial direction, and preferably has a shape that expands in the axial direction as it goes radially outward. Thereby, both the amount of air taken in the axial direction near the boss and the amount of air sent out in the radial direction can be increased, and the amount of air can be increased.
[0012]
Further, the fan motor of the present invention preferably includes a housing surrounding the impeller and having an intake port for taking in air in one or both directions in the axial direction and an exhaust port for discharging air in at least one of the radial directions.
The housing may be attached by using a circuit board, an exterior case, and a part of a board that constitutes the electronic device on which the fan motor is mounted.
[0013]
At least a part of the housing may be made of a metal material. For example, when the housing is made of a single member, it is made of a metal material. When the housing is made of two or more members, at least one of them is made of a metal material. The housing portion made of a metal material is preferably made of a material having good thermal conductivity and has fins. Examples of the metal material having good thermal conductivity include aluminum and magnesium.
A fan motor including a housing made of a metal material as described above is suitable for thinning due to the high rigidity of the metal material. Moreover, the excellent heat dissipation contributes to the improvement of the cooling characteristics of the fan motor.
[0014]
An electronic device related to a fan motor according to the present invention includes any one of the fan motors described above and an electronic component cooled by the fan motor.
Examples of the electronic device include a notebook computer, a portable information terminal, and the like. Such an electronic device includes a small semiconductor electronic component on which a highly integrated circuit such as a CPU (Central Processing Unit) is formed, and this electronic component is a main cooling target because it generates excessive heat. Therefore, such an electronic component is preferably mounted on an extension of the housing exhaust port of the fan motor in the electronic device, or when at least a part of the housing is made of a metal material, the electronic component may be attached to an outer surface of the metal material. The electronic components may be fixed so as to be in contact with each other. Further, a part of a circuit board and an outer case constituting the electronic device may also serve as a housing of the fan motor.
In any case, even if the fan motor is thin and installed in a narrow space, good airflow characteristics can be obtained. By mounting this fan motor, desired cooling can be performed without enlarging the outer shape of the fan motor and the electronic device. It can be carried out. That is, this electronic device has a high performance despite being thin.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be exemplified, but the present invention is not limited to these embodiments.
-1st Embodiment-
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is an axial sectional view showing the vicinity of a fan motor according to the first embodiment, and FIG. 1B is an exploded perspective view of the same. FIG. 2 is a perspective view showing a combined body of a boss and an impeller in the fan motor, and FIG. 3 is an exploded perspective view thereof. FIG. 4 is a plan view of the combined body, and FIG. 5 is a bottom view of the combined body. FIG. 6 is a side view showing the boss.
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
Although the
[0019]
Although details will be described later, the
[0020]
A
[0021]
In the
[0022]
As shown in FIG. 1, the intake port 8 a of the upper plate 81 includes a portion above the
[0023]
In the
[0024]
With the above configuration, the
(1) The
[0025]
(2) Since the
In particular, since the
[0026]
(3) Since the
(4) Since the
Therefore, the
[0027]
-2nd Embodiment-
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is basically the same shape and the same as the first embodiment except that the coupling structure between the boss and the impeller is different. Therefore, only the combination of the boss and the impeller will be described in detail below. FIG. 7 is an axial sectional view showing a combined body of a boss and an impeller according to the fan motor of the second embodiment, FIG. 8 is a perspective view showing the impeller, and FIG. 9 is a plan view showing the impeller. In order to avoid complication, elements corresponding to those in the first embodiment are illustrated using the same reference numerals.
[0028]
In this embodiment, the inner diameter of the
[0029]
-Third embodiment-
In the third embodiment, as in the second embodiment, the inner diameter of the
[0030]
-Fourth embodiment-
FIG. 11 is a cross-sectional view in the axial direction showing a combined body of a boss and an impeller according to the fan motor of the fourth embodiment. In this embodiment, the
[0031]
-Fifth embodiment-
This is an example in which the
[0032]
Therefore, when the
[0033]
-Sixth embodiment-
In the above embodiment, the contact surface between the
[0034]
-Seventh embodiment-
In each of the above embodiments, the
[0035]
According to this configuration, since the
When the
[0036]
-Eighth embodiment-
This is an example in which the
[0037]
-Ninth embodiment-
In each of the above embodiments, the upper surface of the
As the
According to this configuration, the gaps S1 and S2 around the
[0038]
-Tenth embodiment-
A tenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is an electronic device including a fan motor. The electronic device is, for example, a notebook computer or a portable information terminal. The electronic device will be described in detail with reference to an axial sectional view shown in FIG.
In the
[0039]
Since the
[0040]
-Eleventh embodiment-
An eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is basically the same as the ninth embodiment except that the installation structure of the fan motor is different. Therefore, only the installation structure of the fan motor will be described below in detail with reference to the axial sectional view shown in FIG.
The electronic device 11 shown in FIG. 18 has the
[0041]
Also in the electronic device of the present embodiment, desired cooling can be performed even when a heat source is placed in a narrow space, similarly to the tenth embodiment, and high performance can be achieved while being thin. Is also configured as a part of the housing of the
In the present embodiment, the fan motor is attached to the
[0042]
-Other modifications-
The configuration of each embodiment described above can be variously modified as exemplified below without departing from the spirit of the invention.
Although the
The
[0043]
The
Although the
The driving magnet and the stator are opposed in the radial direction, but may be configured to be opposed in the axial direction.
The bearing means of the fan motor may be a rolling bearing, a hydrodynamic bearing, or the like.
The above-described fan motor has a configuration in which the intake ports are provided on both sides in the axial direction, but may have a configuration in which one is closed and the intake port is provided only on one side.
Although the fan motor has been described for cooling, the fan motor is also suitable for use in blowing a fluid in an atmosphere in a narrow space.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the fan motor of the present invention can obtain good airflow characteristics even if it is thin.
Further, the electronic apparatus of the present invention can perform desired cooling even when a heat source is placed in a narrow space, and is thin and has high performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is an axial sectional view showing the vicinity of a fan motor according to a first embodiment, and FIG. 1B is an exploded perspective view of the same.
FIG. 2 is a perspective view showing a combined body of a boss and an impeller in the fan motor.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the combined body.
FIG. 4 is a plan view of the combined body.
FIG. 5 is a bottom view of the same.
FIG. 6 is a side view showing a boss of the fan motor according to the first embodiment.
FIG. 7 is an axial sectional view showing a combined body of a boss and an impeller of a fan motor according to a second embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing an impeller of a fan motor according to a second embodiment.
FIG. 9 is a plan view of the impeller.
FIG. 10 is an axial sectional view showing a combined body of a boss and an impeller of a fan motor according to a third embodiment.
FIG. 11 is an axial sectional view showing a combined body of a boss and an impeller of a fan motor according to a fourth embodiment.
FIG. 12A is an axial sectional view showing a combined body of a boss and an impeller of a fan motor according to a fifth embodiment, and FIG. 12B is an enlarged view of a portion A of FIG.
FIG. 13 is an axial sectional view showing a combined body of a boss and an impeller of a fan motor according to a sixth embodiment.
FIG. 14 is a perspective view showing a main part of a combined body of a boss and an impeller of a fan motor according to a seventh embodiment.
FIG. 15 is a perspective view showing a main part of a combined body of a boss and an impeller of a fan motor according to an eighth embodiment.
FIG. 16 is an axial sectional view showing a combined body of a boss and an impeller of a fan motor according to a ninth embodiment.
FIG. 17 is a sectional view of a main part showing an electronic apparatus according to a tenth embodiment.
FIG. 18 is a sectional view showing a main part of an electronic apparatus according to an eleventh embodiment.
FIG. 19 is a perspective view showing a conventional fan motor.
FIG. 20 is an axial sectional view of the conventional fan motor.
[Explanation of symbols]
1,11 Electronic equipment
45 fan motor
46 Boss
31 cylinder
32 Tsuba
47 Rotation axis
41 Bearing means
5 Impeller
51 Ring
52 feathers
6 Drive magnet
7 Stator
8 Housing
9 Supporting members
10. Circuit board
Claims (7)
回転軸に固定され一端面がほぼ閉塞した強磁性体からなる円筒、及びその円筒の他端にその周縁より径方向に張り出した鍔を有するボスと、
前記円筒と嵌合し鍔の一つの主面と当接するリング、及びそのリングにおける前記円筒から離れた位置より所定の出口角をなして径方向外方に延びる複数の羽根を有するインペラと、
前記円筒の内周面に固定された駆動用マグネットと、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、
その軸受手段の径方向外方に前記駆動用マグネットと対向するように固定されたステータと
を備えることを特徴とするファンモータ。A rotation axis,
A cylinder made of a ferromagnetic material fixed to the rotating shaft and having one end face substantially closed, and a boss having a flange protruding radially from the peripheral edge at the other end of the cylinder,
A ring fitted with the cylinder and abutting against one main surface of the flange, and an impeller having a plurality of blades extending radially outward at a predetermined exit angle from a position of the ring away from the cylinder,
A driving magnet fixed to the inner peripheral surface of the cylinder,
Bearing means for rotatably holding the rotating shaft,
A fan motor comprising: a stator fixed radially outward of the bearing means so as to face the driving magnet.
そのファンモータによって冷却される電子部品と
を備えることを特徴とする電子機器。A fan motor according to any one of claims 1 to 6,
An electronic device comprising: an electronic component cooled by the fan motor.
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